Sn的分析型键级势

基于类似于Tersoff-Brenner模型的键级势架构, 从Sn的5种几何构型的基本物性第一性原理计算结果和实验结果出发, 通过Levenberg-Marquardt方法建立了Sn的分析型键级势.利用得到的相互作用势和分子动力学方法, 计算了Sn的β 相和体心四方晶体相的晶体结构、结合能、键距、键能以及体变模量, 并进而计算了Sn的α 和β 相的自由能、内能和熵随温度的变化.结果表明, β 相和体心四方晶体相的基本物性以及α↔β 相变温度计算结果与实验值符合良好, 建立的分析型键级势可用于Sn基钎料合金性质的大尺度分子动力学模拟. 关键词： 原子间相互作用势 Sn 分子动力学 第一性原理     

MEAM势与Tersoff势比较研究——碳化硅熔化与凝固行为

运用分子动力学方法对比模拟研究了碳化硅的体熔化、表面熔化和晶体生长过程.分别采用MEAM 势和Tersoff势两种势函数描述碳化硅.结果表明:体熔化时,两种势函数描述的SiC的原子平均能量、 Lindemann指数和结构有序参数与温度的变化关系相似,但MEAM势对应的体熔点(4250 K)比Tersoff势(4750 K) 的要高.表面熔化时,两种势函数描述的SiC在相同的过热度下熔化速度相近;而在相同的温度条件下,MEAM 作用的SiC表面熔化速度更快.这是由于MEAM势SiC的热力学熔点(3338 K)低于Tersoff势SiC的热力学熔点 (3430 K)的缘故.两种势函数作用的SiC在晶体生长方面差异很大.MEAM势SiC的晶体生长速度与过冷度有关, 过冷度约为400 K时晶体生长速度最快.但Tersoff势SiC晶体却在过冷度为0—1000 K的范围内均不能生长. 综合考虑,MEAM势比Tersoff势能更好地描述碳化硅的熔化和凝固行为.     

硅熔化特性的分子动力学模拟–-不同势函数的对比研究

分别采用Stillinger-Weber (SW)势、修正的成熟原子嵌入模型(MEAM)势、 Tersoff势和HOEP (highly optimized empirical potential)势来描述硅原子间相互作用, 运用分子动力学方法对比模拟研究了四种势函数的硅晶体的体熔化和表面熔化特性. 结果表明: 四种势函数均能反映出硅的热膨胀、高温熔化和熔化时吸热收缩等基本物理规律. 但综合对比发现, Tersoff势和MEAM势相对更适合描述硅的熔化和凝固过程, SW势次之, HOEP势则不适合描述硅的熔化和凝固过程. 关键词： 硅 势函数 熔化 分子动力学     

Zn-Mg合金的长程Finnis-Sinclair势

通过拟合Mg的晶格能、晶格常数、弹性常数,并将其与前人的结果相比较后获得了描述Mg的最优长程Finnis-Sinclair(F-S)势函数参数,使用同样方法并引入修正因子后得到了Zn的长程F-S势参数.基于单质Zn,Mg的F-S势参数,进一步拟合合金Mg₂₁Zn₂₅,MgZn₂,Mg₂Zn₁₁的晶格常数、晶格能获得Zn-Mg原子对的F-S势参数,构建了整套描述Zn-Mg合金的长程F-S势参数.在此 关键词： 长程Finnis-Sinclair势 Zn-Mg合金 分子动力学模拟     

铁冲击相变的分子动力学研究

用分子动力学方法模拟了单晶铁(Fe)在一定初始温度下冲击相变(α相→ε相)的微观过程，结果显示温度会导致冲击相变压力阈值降低.基于此微观过程，对加卸载波系的传播规律进行了相应计算和分析，结果表明在卸载过程中逆相变波(ε相→α相)相对于波前以当地纵波声速传播，而相对波后以亚声速传播，这可由卸载压力-密度曲线给出相应解释；计算了不同初态的卸载压力-密度状态曲线，并给出了逆相变带的分布，其分布规律显示了卸载过程逆相变的滞后现象. 关键词： 分子动力学 多体势 冲击波 相变     

具有Manning-Rosen标量势与矢量势的Klein-Gordon方程的任意l波束缚态近似解析解

在球坐标系中研究了具有离心项的Manning-Rosen型标量势与矢量势的Klein-Gordon方程.在标量势等于矢量势的条件下,运用合适的指数近似将具有离心项的径向Klein-Gordon方程转化成超几何微分方程,从而获得了系统的任意l波Klein-Gordon方程解析束缚态径向波函数.最后,对l=0和α=0或1两种特殊情况进行了简单讨论. 关键词： Manning-Rosen势 Klein-Gordon方程 束缚态 近似解析解     

利用电子结构数据拟合H2分子的电子壳模型势函数参数

电子壳模型势函数在离子晶体的原子级计算机模拟中有广泛应用,其势参数主要通过拟合晶体的实验数据或电子结构数据得到.提出了通过拟合双原子分子的量子化学从头计算电子结构数据来获得该势函数的方法,并由H₂分子的电子结构数据建立了H原子间的电子壳模型势函数.此外,还应用该势函数对H⁺₂分子离子进行了计算.该势函数拟合方案更适合于共价键型的分子. 关键词： 电子壳模型势 参数拟合 共价键 2分子')" href="#">H₂分子     

幂函数叠加势的径向薛定谔方程的解析解

研究多种正幂势函数与逆幂势函数紧密耦合条件下薛定谔径向方程解析解的求解方法.对势函数为V（r）=α₁r⁸＋α₂r³+α₃r²+β₃r^-1＋β₂r^-3＋β₁r^-4的径向薛定谔方程存在解析解的条件以及精确的解析解进行了研究. 根据量子系统波函数必须满足单值、有界和连续的标准条件,首先求出径向坐标r→∞以及r→0时的渐近解,然后采用非正则奇点邻域附近的波函数级数解法与求得的渐近解相结合,通过幂级数系数比较法得到径向薛定谔方程在势函数系数紧密耦合条件下的一系列定态波函数解析解以及相应的能级结构,并作适当讨论与结论. 关键词： 级数解法 幂势函数 径向波函数 渐近解     

类Quesne环状球谐振子势场中的赝自旋对称性

提出了一种新的类Quesne环状球谐振子势,应用二分量方法求解1/2-自旋粒子满足的Dirac方程, Dirac哈密顿量由标量和矢量类Quesne环状球谐振子势构成.在Σ=S(r)+V(r)=0的条件下,得到了Dirac旋量波函数下分量的束缚态解和能谱方程, 显示出类Quesne环状球谐振子势场中的赝自旋对称性.讨论了束缚态波函数和能谱方程的有关性质. 关键词： 类Quesne环状球谐振子势 Dirac方程 赝自旋对称性 束缚态     

光晶格动量依赖偶极势中原子运动

研究了原子在光晶格偶极势依赖原子动量情况下的运动, 特别考虑了偶极势对原子动量的依赖特性. 对动量和位置的方差研究表明, 原子的动量方差呈现压缩性质, 位置方差呈现放大性质.据此我们预言光晶格动量依赖偶极势中的单粒子态可能接近动量压缩线态. 研究结果还表明, 红失谐情况下原子的动量演化可分为三个过程: 第一个过程是慢减速过程, 初始动量较大的原子, 动量以近似阻尼振荡的形式衰减; 第二个过程是快减速过程, 当动量被减速到接近到光子动量时, 动量迅速减小到hk(Ω/γ)², 其中hk为光子动量, Ω为拉比频率, γ为原子波函数衰减函数; 第三个过程是原子被囚禁过程, 当原子动能被降低到小于势井深度时, 原子被囚禁在晶格波腹附近. 关键词： 动量演化 光晶格 压缩态     

相对论性非球谐振子势场中的赝自旋对称性

求解了非球谐振子势场中1/2自旋粒子满足的Dirac方程,Dirac哈密顿量包含有标量非球谐振子势S(r)和矢量非球谐振子势V(r).在Σ(r)=S(r)+V(r)=0和Δ(r)=V(r)-S(r)=0的条件下,解析地得到了Dirac旋量波函数的束缚态解和能谱方程,结果表明非球谐振子势 关键词： 非球谐振子势 Dirac方程 赝自旋对称性 束缚态     

金属的原子间多体势模型及其拟合方法

在本文中,我们构造了金属Ta元素的Finnis-Sinclair型的嵌入原子势.并采用蒙特卡罗方法求解给出了此元素的多体势函数的参数.结果显示,本文拟合的参数能够较好的反映这种元素的结构特征和物理性质.     

运用CTRW-Metropolis模型数值研究亚稳势中粒子逃逸问题

基于连续时间随机行走(CTRW)理论,实现反常扩散条件下对跳跃步长和等待时间分布函数的抽样,改进Metropolis抽样判定方法以适用于存在非线性势的情况.数值研究布朗粒子在亚稳势下的逃逸速率.结果显示,稳定逃逸速率γ_st随反常指数α非单调变化,在超扩散条件下存在极大值和位垒相消现象.     

基于原子晶体构型的高压固氩中的多体相互作用

X射线衍射实验显示固氩是面心立方(fcc)晶格结构,目前对晶体氩的研究只限于两体,三体以及四体相互作用势.本文利用多体展开方法和超分子单、双(三)重激发耦合簇理论(CCSD(T))对固氩fcc晶格结构的三体和四体的几何构型、几何参数、不同体积下所有三体和四体构型的势能以及各构型所占比例等几个方面进行了准确的量子化学计算.结果表明:所有三体构型中对总的三体势能贡献最大的是构型1、构型6、构型12和构型23;三体势及其交换部分和色散部分的计算结果与现有解析经验势在长程部分符合得非常好,但在短程部分有较小差异.所有的四体构形中对总的四体势能贡献最大的是构型1,构型2,构型4,构型5,构型7和构型8;四体势及其交换势部分和色散部分的计算结果尚无解析经验势可比较.利用这些特殊构型的相关数据并结合其它构型,可拟合出更准确的三体经验势函数及其参数,也为拟合四体经验势函数及其参数提供了重要的参考价值.     

不同势下铱团簇结构和熔化行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法及淬火技术,结合Gupta势和Sutton-Chen势,模拟研究了包含13,14,55,56,147及148个原子数的铱团簇的熔化行为. 结果表明,Gupta势和Sutton-Chen势对所研究的Ir团簇的基态几何结构和熔化行为给出了基本一致的描述：两种不同势给出了完全相同的基态几何结构;两种势给出的Ir团簇熔点及预熔化区间随团簇尺寸的变化关系基本一致;对于小Ir_n团簇（n=13,14）两类势均表现出比热峰值相对于均方根键长涨落饱和值滞后的现象. 但是 关键词： 铱团簇 分子动力学 Gupta势和Sutton-Chen势 熔化     

金和银的晶格反演势的构建及应用

如何确定精确的原子间作用势一直是模拟计算的重要基础问题. 以面心立方金属金和银为对象, 采用第一性原理方法, 分别得到金和银的晶格内聚能-原子距离曲线及基态原子能曲线. 根据陈-莫比乌斯(Chen-Möbius)晶格反演理论和自编程序, 得到了精确的反演对势曲线. 对该曲线进行拟合, 通过比较不同势函数的拟合结果, 提出了双指数型的势函数解析式, 并得到具有全局性且高精度的拟合效果. 为了验证反演势的有效性, 利用反演势结果计算了金和银的声子谱并与Sutton-Chen提出的嵌入原子势和第一性原理计算得到的声子谱做比较. 分析表明, 反演势能够合理反映原子间的相互作用. 最后, 利用得到的结果, 计算了金和银的热膨胀系数和弹性模量等物理量, 计算结果与实验数据基本符合, 表明构建的金和银的反演势是准确有效的.     

纳观接触角的确定方法

对纳观接触角的确定曾有过许多研究工作, 本文对各种理论进行分析评论, 指出其各自的优缺点甚至错误, 认为最为简单实用的理论是朱如曾于1995年在《大学物理》((Vol. 14(2))) 的文章中对前人的宏观接触角的错误理论采用澄清接触角概念的方法所得到的纳观接触角的近似理论及近似公式α = (1-2E_PS/E_PL)π (其中E_PL和E_PS分别表示液体内部一个液体分子的势能和固体表面一个液态分子与固体的相互作用势能, 并可用分子动力学(MD) 模拟得到), 此理论属于纳观接触角的分子动力学理论的近似简化形式, 值得进一步发展. 为此, 本文根据物理分析假设Gibbs张力表面上位于非三相接触区的一个液体分子的势能为E_PL/2x, 三相接触线上一个液体分子与其余液体的相互作用势能为(1+kE_PS/E_PL)α E_PL/2xπ, 其中x和k 为优化参数. 根据Gibbs分界面上处处势能相等条件, 得到改进的纳观接触角的近似公式α = π({1-2xE_PS/E_PL)/(1+kE_PS/E_PL)．对固体表面的氩纳米液柱, 在温度90K下对液体分子之间采用林纳德－琼斯(L-J) 势, 液体分子与固体原子间采用带有可变强度参数a的 L-J 势, 对0.650< a <0.825 范围内的8种a值进行了MD模拟．得到了相应的Gibbs 张力面．将其纳观底角视为近似纳观接触角, 结合物理条件(当E_PS/E_PL=0时, α = π)用最小二乘法得到优化参数值x=0.7141, k=1.6051和相关系数0.9997. 这一充分接近于1的相关系数表明, 对于不同相互作用强度的纳米液固接触系统, 优化参数x和k确实可近似视为常数, 由此确认我们提出的利用MD模拟来确定纳观接触角近似公式中优化参数的可行性和该近似公式的一般适用性.     

3,22-二羟基何伯烷的单晶结构及波谱学数据

利用三异丁基硼氢化锂（L-selectride）试剂还原3-氧代-22-羟基何伯烷得到单一构型的3α,22-二羟基何伯烷和3β,22-二羟基何伯烷.在此基础上,通过X-射线单晶衍射实验确认了3β,22-二羟基何伯烷的绝对构型,并完整归属了该类化合物的¹H和¹³C NMR数据.本文的方法亦可用以制备其他使用常规方法难以分离的α-和β-异构体.     

色散补偿光子晶体光纤结构参数对其色散的影响

光子晶体光纤由于其灵活可调的色散特性用作色散补偿具有极大的应用潜力. 设计了一种色散补偿光子晶体光纤, 并运用频域有限差分法模拟了其色散特性,从理论上分析了其结构参数孔间距Λ和空气占空比d/Λ对该光子晶体光纤的色散系数的影响, 并且实际制备出了3种不同结构参数的光子晶体光纤. 通过对其色散曲线对比分析表明: 当光子晶体光纤孔间距在1 μm附近时, 其色散系数随着孔间距Λ和占空比d/Λ的增大而增加, 但对于孔间距Λ的变化比占空比d/Λ更为敏感, 并且随着孔间距Λ的增加,其对色散系数的影响能力逐渐减小. 设计并制备的光子晶体光纤在1550 nm处的色散系数为-241.5 ps·nm^-1·km^-1, 相对色散斜率为0.0018, 具有较好的色散补偿能力. 关键词： 色散 色散补偿 光子晶体光纤 结构参数     

基于原子晶体构型的高压固氩中的多体相互作用

X射线衍射实验显示固氩是面心立方(fcc)晶格结构,目前对晶体氩的研究只限于两体,三体以及四体相互作用势。本文利用多体展开方法和超分子单、双 (三)重激发耦合簇理论(CCSD(T))对固氩fcc晶格结构的三体和四体的几何构型、几何参数、不同体积下所有三体和四体构型的势能以及各构型所占比例等几个方面进行了准确的量子化学计算。结果表明:所有三体构型中对总的三体势能贡献最大的是构型1、构型6、构型12和构型23;对三体势及其交换部分和色散部分的计算结果与现有解析经验势在长程部分符合得非常好,但在短程部分有较小差异。所有的四体构形中对总的四体势能贡献最大的是构型1,构型2,构型4,构型5,构型7和构型8;对四体势及其交换势部分和色散部分的计算结果尚无解析经验势可比较。利用这些特殊构型的相关数据并结合其它构型,可拟合出更准确的三体经验势函数及其参数,也为拟合四体经验势函数及其参数提供了重要的参考价值。